星形胶质细胞Bestrophin通过调节紧张性抑制在癫痫发作终止中的作用机制研究

It is important for the treatment of epilepsy to explore the mechanism of spontaneous termination of seizures. Although the studies show that astrocytes regulate the excitability of neurons, it is unclear whether astrocytes could regulate the termination of seizures. Bestrophin (Best), a Cl- channel on astrocytes, is activated to release GABA resulted from changes in intracellular calcium concentration and osmotic pressure, and produces sustained tonic inhibition on neighboring neurons. The seizures can cause changes in osmotic pressure and calcium ion concentration in astrocytes. These studies suggest that astrocytes may be involved in termination of seizure via Best channel. In preliminary research, we found that Best1 inhibitor NPPB extended the time of the seizures duration in rats. Accordingly, we speculate that after the seizure, the changes of intracellular calcium concentration may activate CaMII or ERK1/2 which induces the phosphorylation of amino acid residues in Best. Phosphorylation enhances the functions of Best1 on release of GABA. Moreover, the changes of intracellular calcium concentration also activate Best1. The above pathways elevate the calcium concentration in the extracullar, which cause enhancing tonic inhibition and regulation of epilepsy spontaneous termination. We intend to use a variety of specimens, molecular biology and nerve electrophysiological methods to study the role of Best pathway in spontaneous seizures termination. The project may facilitate to clarify the mechanism of spontaneous termination and provide new targets for drug development of epilepsy.

癫痫发作为什么会自发终止仍是一个未被阐明的问题。尽管星形胶质细胞调控神经元兴奋性方面有诸多研究，但其是否调控发作终止尚不清楚。星形胶质细胞上Bestrophin(Best)是一种被胞内钙离子激活的Cl-通道，能释放GABA引起邻近神经元产生持续的紧张性抑制作用。而恰恰是在发作后期（终止前），星形胶质细胞内钙离子浓度发生剧烈波动。这些研究提示星形胶质细胞可能通过Best释放GABA参与调节发作终止。我们前期研究发现给予癫痫大鼠Best1抑制剂NPPB后发作持续时间延长。因此，我们推测癫痫发作后星形胶质细胞内钙离子浓度剧烈波动可能通过CaMKII或ERK1/2磷酸化Best氨基酸残基并激活该通道，促进GABA释放，增强紧张性抑制，继而引起发作终止。本项目拟利用多种癫痫标本、分子生物学和神经电生理等方法，研究Best调节紧张性抑制在发作终止中的作用以阐明自发终止机制，为癫痫药物开发提供新靶点。

（一）项目研究背景 . 世界上约有5000万人遭受癫痫的困扰。但是现有的抗癫痫药物对三分之一的患者效果不佳。尽管癫痫发作诱因各异，发作持续时间长短不一，但都具有自发终止的特征。现在有多种研究提示癫痫发作可能开启某种下游信号物质的改变，这种信号物质或其继发的效应可能具有快速传播并引起广泛的抑制性增加的特性，继而引起发作自发终止。然而其机制尚不清楚。.（二）主要研究内容 . Bestrophin(Best)是星形胶质细胞上的一种Cl-通道，被钙离子浓度和胞内渗透压的变化激活并释放GABA，对邻近神经元产生持续地紧张性抑制作用。本项目研究发现有以下几个方面：（1）Best1通道在癫痫发病过程中发生动态变化。在颞叶癫痫大鼠发病过程中，海马Best1在急性期和慢性期显著升高。在颞叶癫痫患者海马组织Best1也表达上调。（2）Best1表达水平影响癫痫发作易感性。通过AAV立体定向注射到海马以敲低Best1增加药物诱导的癫痫发作易感性，而过表达Best1则抑制癫痫发作。（3）Best1通过与多种蛋白相互作用来调节癫痫发作易感性，一方面通过与蛋白磷酸酶PP2a相互作用影响自身磷酸化水平和通道开放，另一方面调节其他通道（如ASIC2）的功能，影响神经元兴奋性。.（三）科学意义. 本项目通过对Best1作用机制的研究阐述了一种新的癫痫发作的终止机制。我们的研究不仅有助于理解癫痫的发病机制，而且有助于从Best1或星形胶质细胞的角度设计抗癫痫药物靶点，为癫痫的治疗提供理论依据。